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基本信息

书名:TD-SCDMA第三代移动通信系统

定价：68.00元

售价：47.6元,便宜20.4元,折扣70

作者:李世鹤,杨运年

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2009-05-01

ISBN：9787115207135

字数：

页码：

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.722kg

编辑推荐

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内容提要

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本书在《TD-SCDMA第三代移动通信系统标准》一书的基础上，本着将移动通信的基础理论与技术开发和组网实际应用密切结合的原则，对TD-SCDMA第三代移动通信系统的一些主要技术问题进行全面介绍。本书主要内容包括第三代移动通信系统的基本概念、TD-SCDMA空中接口、TD-SCDMA系统主要技术、无线设备、电波传播及链路预算、TD-SCDMA移动通信网络设计概要、TD-SCDMA向B3G的过渡与发展等。
　　本书可供从事移动通信工程的技术人员、网络设计和运营管理人员阅读，也可供高等院校相关专业的师生学习参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《TD-SCDMA：第三代移动通信系统》 第一章：引言 随着信息技术的飞速发展，移动通信已成为现代社会不可或缺的组成部分。从模拟通信到数字通信，再到如今的宽带移动通信，每一代技术的革新都极大地改变了人们的生活方式和信息获取的途径。第三代移动通信系统（3G）的出现，标志着移动通信进入了一个全新的时代，它不仅提供了更高的数据传输速率，更重要的是，它为丰富多彩的移动互联网应用奠定了坚实的基础。 在众多3G技术标准中，TD-SCDMA（Time Division Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址）以其独特性和自主知识产权，在中国移动通信产业发展史上占据了举足轻重的地位。本章将深入探讨TD-SCDMA技术产生的时代背景、其作为3G技术的重要组成部分所扮演的角色，以及研究和开发TD-SCDMA的必要性和战略意义，为后续章节对该技术进行全面而细致的剖析做好铺垫。 1.1 TD-SCDMA产生的时代背景 20世纪末，全球通信领域正经历着一场深刻的变革。传统的2G移动通信系统（如GSM）虽然实现了语音通信的普及，但在数据业务方面显得力不从心。日益增长的互联网应用、多媒体通信需求，以及对更高数据速率的渴望，都预示着下一代移动通信技术（3G）的到来已是必然。 国际电信联盟（ITU）在90年代中期就启动了IMT-2000（International Mobile Telecommunications-2000）的标准化工作，旨在定义一套统一的全球3G技术标准。然而，全球范围内出现了多种技术方案，包括WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）、CDMA2000，以及由中国主导的TD-SCDMA。这一时期，各国和地区纷纷加大在移动通信领域的研发投入，力求在该领域掌握核心技术，提升国际竞争力。 在此背景下，中国面临着关键的选择：是全盘引进国外的3G技术，还是依靠自身力量研发具有自主知识产权的技术？考虑到国家信息安全、产业发展、技术创新以及与国际接轨等多方面因素，发展自主的3G技术成为了一条具有战略意义的道路。TD-SCDMA的诞生，正是中国在这一历史时期，应对全球3G技术浪潮，实现通信产业跨越式发展的一次重大战略部署。它不仅代表了中国在通信领域的技术实力，也为中国在全球通信市场赢得了话语权。 1.2 TD-SCDMA在3G技术中的定位与作用 第三代移动通信系统（3G）的核心目标是提供比第二代更高的用户速率，实现移动数据业务的“宽带化”，支持如视频通话、高速互联网接入、多媒体消息等丰富的应用。国际上，3G主要有WCDMA和CDMA2000两大技术阵营。 TD-SCDMA作为中国提出的3G技术标准，虽然与WCDMA同属CDMA（码分多址）技术，但在其核心多址技术上有所创新，采用了时分（TD）与码分（CDMA）相结合的方式。这种独特的混合多址技术，赋予了TD-SCDMA在某些场景下独特的优势，例如，能够更灵活地适应非对称业务（即上下行数据速率需求不同），这一点在当时的互联网应用中尤为常见。 TD-SCDMA的作用不仅仅是提供一种通信方式，它更是中国信息产业自主创新的一个缩影。通过独立研发TD-SCDMA，中国不仅掌握了3G网络建设和运营的关键技术，还带动了芯片、终端、设备制造等整个产业链的发展，培养了一大批高端技术人才，为中国通信产业的崛起奠定了坚实的基础。同时，TD-SCDMA的成功实践，也为后续4G（TD-LTE）和5G（NR）技术的研发和部署积累了宝贵的经验和技术基础。 1.3 TD-SCDMA研究与开发的必要性和战略意义 研究和开发TD-SCDMA具有多方面的必要性和深远的战略意义： 技术自主与信息安全： 在全球化背景下，掌握核心通信技术是保障国家信息安全和战略自主的关键。自主研发TD-SCDMA，可以减少对国外技术的依赖，避免因技术壁垒或政治因素带来的风险，确保国家通信系统的稳定运行。 产业驱动与经济效益： 3G技术的推广和应用，能够极大地拉动对通信设备、芯片、终端、软件开发等相关产业的需求，形成巨大的经济增长点。TD-SCDMA的研发和产业化，为中国通信设备制造企业提供了巨大的发展机遇，使中国企业在全球3G市场中占据了一席之地，并催生了一批具有国际竞争力的企业。 技术创新与人才培养： 研发一项全新的、复杂的通信技术，需要大量的科研投入和高水平的人才。TD-SCDMA的研发过程，汇聚了中国顶尖的通信专家和工程师，培养了一批具有国际视野和创新能力的科技人才，为中国通信技术的持续发展储备了力量。 填补技术空白与国际影响力： TD-SCDMA作为一种与国际主流技术并行存在的3G标准，使得中国在全球3G技术标准中拥有了自己的话语权。这不仅填补了中国在3G核心技术上的空白，也提升了中国在国际通信标准制定和技术发展中的影响力。 为后续技术演进奠定基础： TD-SCDMA在研发过程中积累的技术经验、知识产权和人才基础，为中国在4G（TD-LTE）和5G（NR）等新一代通信技术的研发和部署中，奠定了坚实的基础，使得中国能够继续引领全球移动通信技术的发展潮流。 总之，TD-SCDMA的产生和发展，是中国通信产业发展史上的一个重要里程碑。它不仅仅是一项通信技术，更是中国在科技创新、产业升级和国家战略安全方面的重要体现。理解TD-SCDMA产生的背景，对于全面认识和深入研究这项技术至关重要。 第二章：TD-SCDMA 技术原理 在理解TD-SCDMA的技术细节之前，我们首先要把握其核心理念和技术选择的依据。本章将从TD-SCDMA的基本原理入手，阐述其在多址技术、帧结构、上下行链路设计等方面的独特性，并探讨这些设计如何满足3G时代对高数据速率和丰富业务的需求。 2.1 TD-SCDMA 的核心技术：混合多址（Hybrid Access Technology） TD-SCDMA最显著的特点在于其采用的混合多址技术。传统的移动通信系统主要采用两种多址方式：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。FDMA将频谱划分为多个信道，每个用户占用一个信道；TDMA将时隙分配给不同的用户；CDMA则通过给每个用户分配一个独特的编码，使得多个用户可以在同一时间和同一频段上通信。 TD-SCDMA巧妙地将时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）相结合。其核心思想是： 时分复用（TD）： 在同一频率上，通过将时域划分为不同的时隙，将不同的用户进行区分。一个载波频率可以被多个用户共享，但每个用户在某个时刻只能占用特定的时隙。 码分复用（CD）： 在同一时隙内，通过使用不同的扩频码，允许多个用户在同一频率上同时通信。每个用户的信号被赋予一个唯一的伪随机噪声（PN）码，这个码使得接收端能够区分出属于自己的信号，同时抑制来自其他用户的干扰。 2.1.1 TD-SCDMA 的时隙分配机制 在TD-SCDMA系统中，一个无线帧（Radio Frame）被划分为若干个时隙（Time Slot）。在一个载波频率上，这些时隙可以根据用户的业务需求动态分配给上行链路（用户终端到基站）或下行链路（基站到用户终端）。这种动态分配机制是TD-SCDMA相较于其他3G标准（如WCDMA，其上下行链路分配是固定的）的一个重要优势。 灵活的上下行链路分配： TD-SCDMA的基站可以根据业务量的实际需求，实时调整每个无线帧中分配给上行和下行链路的时隙数量。例如，如果当前有大量用户在浏览网页（需要更多的下行数据），系统可以增加下行时隙的数量，并相应减少上行时隙；反之，如果用户在进行上传操作，则会增加上行时隙。这种灵活性使得TD-SCDMA在处理非对称业务（即上下行速率需求差异很大）时，能够更有效地利用频谱资源，提高频谱利用率。 可变时隙数量： 相较于固定划分为15个时隙的TDMA系统，TD-SCDMA在一个无线帧中包含7个时隙。这7个时隙中的每一个都可以被动态地分配给上行或下行。 2.1.2 TD-SCDMA 的码分复用机制 在TD-SCDMA的每个时隙内，如果存在多个用户，它们将通过不同的扩频码进行区分。 正交扩频码（Orthogonal Codes）： 在理想条件下，TD-SCDMA利用长度可变的 Walsh-Hadamard 码作为扩频码。这些码具有良好的正交性，这意味着在同一时隙内，来自不同用户的信号在经过相关解扩后，其他用户的信号可以被有效地抑制，只有属于本用户的信号被放大。 同步码分多址（Synchronous CDMA）： TD-SCDMA的名字中包含“同步”（Synchronous），指的是在同一时隙内，使用同一组正交扩频码的用户，其信号在到达基站时，需要保持严格的时间同步。这可以通过基站进行精确的定时控制来实现。同步的CDMA可以最大限度地发挥正交码的性能，减少用户间的干扰。 2.1.3 TD-SCDMA 混合多址的优势 TD-SCDMA的混合多址技术带来了以下关键优势： 频谱效率高： 尤其是在处理非对称业务时，灵活的上下行时隙分配能够更有效地利用有限的频谱资源，从而提高系统的整体吞吐量。 易于实现智能天线： TD-SCDMA系统设计支持多天线技术，如智能天线（Smart Antenna）和MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）。这些技术可以进一步提高系统的容量、覆盖范围和抗干扰能力。 支持可变数据速率： 通过动态调整时隙分配和用户数量，TD-SCDMA能够灵活支持从低速到高速的各种数据业务。 设备简单化： 相较于一些其他3G技术，TD-SCDMA在某些方面对终端设备的要求相对较低，有利于降低终端成本。 2.2 TD-SCDMA 的帧结构与时序 理解TD-SCDMA的帧结构是掌握其工作的关键。TD-SCDMA采用了分层结构，其帧结构是物理层（PHY）的核心组成部分。 无线帧（Radio Frame）： TD-SCDMA的无线帧长度为10毫秒（ms）。这是一个标准的帧周期，便于与接收端的时钟进行同步。 时隙（Time Slot）： 每个无线帧被划分为7个时隙，编号从0到6。每个时隙的持续时间约为0.677毫秒。 时隙内部结构： 每个时隙内部又包含若干个部分： DwPTS（Downlink Pilot Time Slot）： 下行导频时隙。主要用于基站向终端发送同步和广播信息，帮助终端进行网络搜索、同步以及小区识别。 UpPTS（Uplink Pilot Time Slot）： 上行导频时隙。在某些配置下，用于终端向基站发送同步和导频信息，帮助基站进行终端同步和信道估计。 GP（Guard Period）： 保护间隔。用于防止相邻时隙之间发生符号干扰（ISI）和符号间干扰（ISI）。 数据部分： 包含用户数据和控制信息。 时隙分配的灵活性： 7个时隙中的一部分分配给下行，一部分分配给上行。例如，在某些配置下，时隙0可能总是用于下行，时隙1到时隙6可以根据需要动态分配。 DwPTS和UpPTS的位置和长度也可以根据不同的业务场景和系统配置进行调整，以优化性能。 2.3 TD-SCDMA 的上下行链路设计 TD-SCDMA的上下行链路设计充分体现了其混合多址的特点，并且考虑了无线传输的特点。 2.3.1 下行链路（Downlink） 多用户共享： 在下行链路中，一个时隙可以承载来自不同用户的业务。基站利用其强大的处理能力，将数据通过不同的扩频码发送给不同的用户。 同步控制： 基站负责精确控制所有下行时隙的定时，确保所有用户接收到的信号在时序上是同步的。 DwPTS的作用： 下行导频时隙 DwPTS 非常重要，它包含了同步控制信道（SCH）和公共下行信道（PDCCH）。SCH用于终端进行网络同步和识别；PDCCH用于传输重要的控制信息，如小区广播信息、调度信息等，指导终端如何在后续时隙中进行传输。 信道编码与调制： 下行链路数据需要经过信道编码（如Turbo码）和调制（如QPSK、16QAM）以提高传输的可靠性和效率。 2.3.2 上行链路（Uplink） 时分复用与码分复用： 在上行链路中，终端在被分配的时隙内，通过使用不同的扩频码发送数据。 同步挑战： 相较于下行链路，上行链路的同步控制更加复杂。由于终端数量众多，且移动性强，各终端到基站的传播距离可能不同，导致信号到达基站的时间存在差异。TD-SCDMA通过精确的功率控制和定时提前（Timing Advance）机制来解决这一问题，确保所有用户的信号在到达基站时，能够最大程度地保持同步，以充分利用正交码的优势。 UpPTS 的作用： 上行导频时隙 UpPTS（如果配置）用于终端发送导频信号，帮助基站进行信道估计和同步跟踪。 功率控制： 上行链路的功率控制至关重要。TD-SCDMA系统要求终端根据基站的指令，实时调整发射功率，以克服远近效应，减少对其他用户的干扰，并确保信号能够被成功接收。 信道编码与调制： 上行链路数据同样需要进行信道编码和调制。 2.4 TD-SCDMA 相较于其他 3G 标准的特点 混合多址： 这是TD-SCDMA最核心的创新。WCDMA采用纯CDMA，CDMA2000也主要是CDMA。TD-SCDMA的混合多址允许更灵活的上下行分配，特别适合数据业务为主的3G应用。 上下行链路的独立设计： TD-SCDMA的上下行链路在设计上更加独立，下行链路由基站完全控制，上行链路则需要终端的配合，这种设计思路在一定程度上简化了某些环节的设计。 时隙动态分配： 相较于WCDMA（其上下行时隙比例相对固定），TD-SCDMA可以根据实际业务量动态调整时隙的分配，从而提高频谱利用率。 对智能天线技术的支持： TD-SCDMA的设计初期就考虑了智能天线等先进技术，为其后期的性能提升提供了良好的基础。 总而言之，TD-SCDMA通过其独特的混合多址技术、灵活的帧结构和精巧的上下行链路设计，有效地解决了3G时代对高数据速率、高频谱效率和丰富业务支持的需求。这些技术原理是理解TD-SCDMA系统运行的基础，也是其在3G市场中占据一席之地的关键。